(57)【要約】【課題】  対物レンズの光軸と液晶素子の位置ずれが発生しても、収差を補正でき、さらに対物レンズの光軸と液晶素子の位置ずれが発生しない場合には、対物レンズの光軸と液晶素子の位置ずれが発生しない場合に最適化した補正に比べて劣化がない光ヘッドを提供する。【解決手段】  光ディスクの情報記録面における収差を補正する液晶素子を設けた光ヘッドにおいて、対物レンズの光軸と液晶素子の透明電極の中心がずれない位置において最適化した透明電極のうちで、もっとも外側の透明電極のみをラジアル方向に引き伸ばし長丸形状とした。【選択図】  図６
2007122842.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
半導体レーザから出射されたレーザ光を光ディスクに向けて集光するとともに、前記光ディスクから反射した戻りレーザ光を受ける対物レンズと、
前記光ディスクの情報記録面における収差を補正するために、前記半導体レーザと前記対物レンズの間の光路上に設けられ、収差の分布形状に対応して設けられた円環状の複数の透明電極を有する液晶素子とを有し、
前記液晶素子の中心部の前記透明電極は前記対物レンズの光軸と前記液晶素子の中心が略一致した場合の収差の分布に対応した形状を有し、前記液晶素子の最も外側の前記透明電極は対物レンズの光軸と前記液晶素子の中心がずれた場合でも補正できるよう前記対物レンズの光軸と前記液晶素子の中心が略一致した場合の収差の分布に対応した形状からラジアル方向に大きくした形状としたことを特徴とする光ヘッド。
【請求項２】
前記液晶素子は、前記液晶素子の中心部の前記透明電極は前記対物レンズの光軸と前記液晶素子の中心が略一致した場合の収差の分布に対応した形状を有し、前記液晶素子の最も外側の前記透明電極は対物レンズの光軸と前記液晶素子の中心がずれた場合でも補正できるよう前記対物レンズの光軸と前記液晶素子の中心が略一致した場合の収差の分布に対応した形状からラジアル方向に大きくし長丸の形状としたことを特徴とする請求項１記載の光ヘッド。
【請求項３】
半導体レーザから出射されたレーザ光を光ディスクに向けて集光するとともに、前記光ディスクから反射した戻りレーザ光を受ける対物レンズと、前記光ディスクの情報記録面における収差を補正するために、前記半導体レーザと前記対物レンズの間の光路上に設けられ、収差の分布形状に対応して設けられた円環状の複数の透明電極を有する液晶素子とを有し、前記液晶素子の中心部の前記透明電極は前記対物レンズの光軸と前記液晶素子の中心が略一致した場合の収差の分布に対応した形状を有し、前記液晶素子の最も外側の前記透明電極は対物レンズの光軸と前記液晶素子の中心がずれた場合でも補正できるよう前記対物レンズの光軸と前記液晶素子の中心が略一致した場合の収差の分布に対応した形状からラジアル方向に大きくした形状としたことを特徴とする光ヘッドと、
前記光ヘッドの光検出器の出力から前記光ディスクの情報の再生信号を演算処理する演算回路と
を有することを特徴とする光ディスク装置。
【請求項４】
前記光ヘッドは、前記液晶素子の中心部の前記透明電極は前記対物レンズの光軸と前記液晶素子の中心が略一致した場合の収差の分布に対応した形状を有し、前記液晶素子の最も外側の前記透明電極は対物レンズの光軸と前記液晶素子の中心がずれた場合でも補正できるよう前記対物レンズの光軸と前記液晶素子の中心が略一致した場合の収差の分布に対応した形状からラジアル方向に大きくし長丸の形状としたことを特徴とする請求項３記載の光ディスク装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光学ヘッド及び光ディスク装置の改良に関する。
【背景技術】
【０００２】
ＣＤ規格やＤＶＤ規格と呼ばれる複数種類の記録密度の光ディスクが既に広く普及しているが、近年、青紫色の波長のレーザ光を用いて情報を記録することにより、さらに記録密度が高められた超高密度光ディスク（High Density（ハイ  デンシティ））ＤＶＤも実用化されている。
【０００３】
前記光ディスクへの記録や記録された情報を再生するための光ディスク装置の一部には、光ディスクの傾きや光ディスクの厚さ（光ディスクの外表面から記録層までの距離）のばらつきによって生ずるコマ収差や球面収差等の収差を補正するための液晶素子が用いられている。
【０００４】
例えばＤＶＤ規格においては２層記録の光ディスクが含まれており、１層目と２層目では光ディスクの外表面から記録層までの距離が僅かに異なる。従って光ディスクの厚さのばらつき以前に球面収差を発生させる要因が存在している。
【０００５】
収差を補正するための液晶素子を用いる場合に問題となるのは、対物レンズの光軸と液晶素子の中心軸のずれである。位置ずれを起こすと収差の補正が十分に行えなくなるといった問題がある。
【０００６】
液晶素子を対物レンズアクチュエータに搭載する場合には、液晶素子が対物レンズと一体となって動くことによって、対物レンズの光軸と液晶素子の光軸はずれないので、波面収差を補正することについては都合がよい。しかしながら、対物レンズアクチュエータの可動部分に液晶素子の重量が加わるため対物レンズアクチュエータが大型化し、小型化が難しいことや、液晶素子への配線が難しいこともあって実用化は困難である。
【０００７】
一方、液晶素子を対物レンズアクチュエータに搭載せず、固定光学系に配置する方式では、対物レンズアクチュエータの小型化が可能な点や液晶素子への配線が簡単になるなどの長所がある反面、光ディスクが回転するときに生じるトラックの偏心によって対物レンズが光ディスクのラジアル方向にシフトし、対物レンズの光軸と液晶素子の中心軸が位置ずれを起こすという短所がある。
【０００８】
液晶素子を固定光学系に配置する方式で、光ヘッドの光軸と光ディスクの記録面との傾斜に起因して発生する波面収差を補償する液晶素子において、対物レンズの光軸と液晶素子の位置ずれが存在しないときの電極のパターンの形状を、ずれを想定してラジアル方向に引き伸ばした形状とするものが既に提案されている（例えば、特許文献１）。
【特許文献１】特許第３５９４８１１号
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
例えば特許文献１のように、光ヘッドの光軸と光ディスクの記録面との傾斜に起因して発生する波面収差を補償する液晶素子において、対物レンズの光軸と液晶素子の位置ずれが存在しないときの電極のパターンの形状を、ずれを想定してラジアル方向に引き伸ばした形状とする案では、光ヘッドの光軸と光ディスクの記録面との傾斜に起因して発生する波面収差（主としてコマ収差）前提としていることと、対物レンズの光軸と液晶素子の位置ずれが存在しないときの電極のパターンの形状全体をラジアル方向に引き伸ばしているために、位置ずれが生じない場合に、対物レンズの光軸と液晶素子の位置ずれが存在しないときの電極のパターンに比べて性能が劣化してしまうという問題点があった。
【００１０】
本発明は上記問題点を解決するためになされたもので、球面収差やコマ収差を補正する液晶素子において、対物レンズの光軸と液晶素子の位置ずれが発生しても、収差を補正でき、さらに対物レンズの光軸と液晶素子の位置ずれが発生しない場合にも、補正の劣化がない光ヘッドおよびその光ヘッドを搭載した光ディスク装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
上記目的を達成するために、本発明の光ヘッドは、半導体レーザから出射されたレーザ光を光ディスクに向けて集光するとともに、前記光ディスクから反射した戻りレーザ光を受ける対物レンズと、前記光ディスクの情報記録面における収差を補正するために、前記半導体レーザと前記対物レンズの間の光路上に設けられ、収差の分布形状に対応して設けられた円環状の複数の透明電極を有する液晶素子とを有し、前記液晶素子の中心部の前記透明電極は前記対物レンズの光軸と前記液晶素子の中心が略一致した場合の収差の分布に対応した形状を有し、前記液晶素子の最も外側の前記透明電極は対物レンズの光軸と前記液晶素子の中心がずれた場合でも補正できるよう前記対物レンズの光軸と前記液晶素子の中心が略一致した場合の収差の分布に対応した形状からラジアル方向に大きくした形状としたことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によれば、球面収差やコマ収差を補正する液晶素子において、対物レンズの光軸と液晶素子の位置ずれが発生しても、収差を補正でき、さらに対物レンズの光軸と液晶素子の位置ずれが発生しない場合にも、補正の劣化がないようにすることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
本発明の実施例を説明する前に、前提となる球面収差と液晶素子の透明電極の分割と形状について説明する。
【００１４】
図１は収差を補正する液晶素子１０１の透明電極１０２の例を示す図である。図１に示す液晶素子１０１の透明電極１０２は同心状に５個の円環に分割（１０２ａ、１０２ｂ、１０２ｃ、１０２ｄ、１０２ｅ）されている。液晶素子は液晶を透過するレーザ光の屈折率を変化させてレーザ光の光路長を変化させて収差を補正する素子である。液晶素子内部の液晶に透明電極によって電圧を加え、液晶の配向を変化させることにとって、屈折率を変化させる。
【００１５】
例えば光ディスクの基板の厚さ（光ディスクの外表面から記録再生面までの距離）のばらつきによって球面収差が発生する。球面収差は対物レンズを通過するレーザ光の光軸からの距離によって位相の進み遅れが生じるため、位相の進み遅れの状態が光軸を中心に同心円状に出現する。その位相の変化の大きさの分布形態に対応して透明電極を分割するために、透明電極１０２は同心状の円環に分割されている。透明電極１０２は対物レンズの光軸と液晶素子の中心がずれていない状態における球面収差の補正を前提としている。
【００１６】
図２は球面収差と補正位相の関係を示す図である。対物レンズ開口数をＮＡ、ディスクの屈折率をｎ、ディスク基板厚み誤差ｄとすると、球面収差Ｗは次の計算式で求められる。
【００１７】
【数１】
2007122842.tif 000003
【００１８】
これをグラフに表すと図２の実線のような形状となる。実線は補正前の球面収差を表す。半径位置の最大と最小はレーザ光の有効領域を示す。図２では光軸中心部と外周部において収差が最も大きくなっている。理想的にはこの収差をゼロにすることであるが、そのためには透明電極１０２を細かく分割してできるだけ球面収差の大きさを表す曲線（実線）に近似させることである。
【００１９】
しかし配線や駆動回路等が複雑となりコストも掛かるので、透明電極１０２の分割数は少ない方がよく、実際には数個程度となる。図２では破線で示すように有効領域を５分割した補正位相のパターンとしている。実線で示す値から破線で示す補正値を差し引くことにより補正を行う。
【００２０】
図３は補正後の収差の大きさを表す図である。図２における補正前の球面収差（実線）から液晶素子１０１による補正位相（破線）を差し引くことに、補正後の収差は図３の実線で表された値となる。光軸中心部と外周部の収差が小さくなったことがわかる。特に光軸中心部の収差が小さくなった効果が大きい。
【００２１】
図４は図２における補正位相を液晶素子１０１に適用したときの透明電極を示す図である。液晶素子１０１の透明電極１０２は同心状の５個の円環（１０２ａ、１０２ｂ、１０２ｃ、１０２ｄ、１０２ｅ）に分割されている。透明電極１０２は対物レンズの光軸と液晶素子の中心がずれていない状態における球面収差の補正を前提としている。
【００２２】
以下本発明の実施例について図面を参照しながら説明する。
【実施例１】
【００２３】
図５は本発明の実施の形態が適用可能な光ディスク装置の構成の一例を示す図である。図５に示す光ディスク装置１は、光ヘッド２を有する。光ヘッド２は、所定の波長のレーザ光１２を出力する半導体レーザ素子３を含む。なお、半導体レーザ素子３から出射されるレーザ光１２の波長は、４００ｎｍ〜４１０ｎｍであり、好ましく４０５ｎｍである。
【００２４】
半導体レーザ素子３からのレーザ光１２は、偏光ビームスプリッタ４を通過した後、コリメートレンズ５よりコリメートされ、液晶素子６、λ／４板および回折素子７を透過し、対物レンズ８により、光ディスク１０の記録再生面１０ａに集光される。
【００２５】
光ディスク１０の記録再生面１０ａに集光されたレーザ光１２は、記録再生面１０ａで反射され、反射レーザ光１３として対物レンズ８に戻され、λ／４板および回折素子７、液晶素子６、コリメートレンズ５を透過して偏光ビームスプリッタ４に戻される。偏光ビームスプリッタ４に戻された反射レーザ光１３は、偏光ビームスプリッタ４の反射面４ａで反射され、光検出器１１の受光面に結像される。
【００２６】
光検出器１１の受光面は、通常、所定形状かつ複数に分割されており、それぞれの受光領域において受光された光ビームの光強度に応じた電流が出力される。個々の受光領域から出力された電流は、図示しないＩ／Ｖ（電流−電圧）変換アンプにより電圧信号に変換された後、演算回路１４により、ＲＦ（再生）信号、フォーカスエラー信号およびトラックエラー信号等に利用可能に、演算処理される。なお、ＲＦ（再生）信号は、詳述しないが、所定の信号形式に変換され、もしくは所定のインタフェースを通じて、例えば一時記憶装置または外部記憶装置等に出力される。
【００２７】
演算回路１４により得られた信号はまた、サーボドライバ１５に供給され、対物レンズ８の焦点位置に所定のサイズで形成される光スポットを、対物レンズ８と光ディスク１０の記録再生面１０ａとの間の距離に一致するよう、対物レンズ８の位置を変化させるためのフォーカスエラー信号の生成に利用される。なお、フォーカスエラー信号は、対物レンズ８の位置を変位させるアクチュエータ９に対して対物レンズ８の位置を変化させるためのフォーカス制御信号を得るために利用され、フォーカスエラー信号に基づいて生成されたフォーカス制御信号が、アクチュエータ９に供給される。アクチュエータ９はこれにより、アクチュエータ９に保持された対物レンズ８は、光ディスク１０の記録再生面１０ａに対して、接近し、あるいは離れる方向（図１における左右方向）に、任意に移動される。
【００２８】
演算回路１４により得られた信号はまた、サーボドライバ１５に供給され、対物レンズ８の焦点位置に集光されたレーザ光１４の光スポットが光ディスク１０の記録再生面１０ａに記録されている記録マーク列もしくは予め形成されている案内溝すなわちトラックの概ね中心に案内されるよう対物レンズ８の位置を変化させるためのトラッキングエラー信号の生成に利用される。
【００２９】
なお、トラッキングエラー信号は、対物レンズ８の位置を変位させるアクチュエータ９に対して対物レンズ８の位置を所定の位置に変化させるためのトラッキング制御信号を得るために利用され、トラッキングエラー信号に基づいて生成されたトラッキング制御信号が、アクチュエータ９に供給される。従って、アクチュエータ９に保持された対物レンズ８は、光ディスク１０の記録再生面１０ａのラジアル方向すなわちトラックまたは記録マーク列と交差する方向に、任意に移動される。
【００３０】
すなわち、対物レンズ８は、サーボドライバ１５により、光ディスク１０の記録再生面１０ａに形成されているトラックまたは記録マーク列に、対物レンズ９により集光された光スポットの大きさが、その焦点距離において最小となるように、逐次制御される。
【００３１】
図６は本実施例による液晶素子６を示す図である。透明電極１６は１６ａ、１６ｂ、１６ｃ、１６ｄ、１６ｅに５分割されている。液晶素子６の最も外側の透明電極１６ｅは対物レンズの光軸と液晶素子の中心が略一致している場合の最も外側の透明電極１７（1点鎖線で表示している円）をラジアル方向にのみ引き伸ばし長丸の形状としている。この場合の長丸とは楕円ではなく、向かい合う半円を引き離した陸上競技場のトラックのような形状である。透明電極１６ａ、１６ｂ、１６ｃ、１６ｄは対物レンズの光軸と液晶素子の中心がずれていない場合の形状（本例では円形）および位置と同じである。
【００３２】
アクチュエータ９に保持された対物レンズ８は、光ディスク１０の記録再生面１０ａのラジアル方向すなわちトラックまたは記録マーク列と交差する方向に、シフトする。シフトの大きさに最も大きな影響を与えるものは、光ディスクの回転時のトラックの偏心である。
【００３３】
対物レンズ８がラジアル方向にシフトすると対物レンズ８の光軸と液晶素子６の透明電極１６の中心がずれる。位置ずれが起きると収差を補正するための補正位相とパターンがずれて、位置ずれがない状態に比べて収差の補正が悪くなる。特に液晶素子６における有効領域外、つまり対物レンズ８の光軸と液晶素子の中心が略一致している場合の最も外側の透明電極１７の外側の部分は全く補正されない。
【００３４】
対物レンズ８の光軸と液晶素子６の透明電極１６の中心がずれたときの、収差補正の劣化を防ぐために、液晶素子６の透明電極１６の形状を対物レンズ８の光軸と液晶素子６の中心がずれていない場合の形状からラジアル方向に引き伸ばすことが考えられるが、本実施例においては、透明電極１６の最も外側の透明電極１６ｅのみをラジアル方向に引き伸ばしている。１６ａ、１６ｂ、１６ｃ、１６ｄの形状は変化させないことによって、対物レンズ８の光軸と液晶素子６の透明電極１６の中心がずれない場合にも、収差補正を劣化させることがない。
【００３５】
例えば透明電極１６ａ、１６ｂ、１６ｃ、１６ｄを１６ｅと同様にラジアル方向に引き伸ばすと、最初に位置ずれが発生しない場合に最適に設定した透明電極１６のパターンから形状がかわり、位置ずれが発生しない場合においても、収差補正の精度が悪くなる。対物レンズ８の位置ずれは位置ずれが発生しない場合の位置を中心としてラジアル方向に往復移動するため、位置ずれが発生しない位置にある頻度が最も高い。従って透明電極１６ａ、１６ｂ、１６ｃ、１６ｄは変化させない方がよい。
【００３６】
最も外側の透明電極１６ｅのみを対物レンズ８の光軸と液晶素子の中心が略一致している、つまりずれていない場合の形状からラジアル方向に引き伸ばしたことにより、対物レンズ８がラジアル方向に移動した場合でも、収差補正の効果が確保される。
【００３７】
図７は、本実施例による液晶素子６の透明電極１６と補正位相の関係を示す図である。対物レンズ８の光軸と液晶素子６の中心が略一致している場合に設定した透明電極６のうち最も外側の透明電極１７をラジアル方向に引き伸ばした形状を示している。透明電極１６ｅのみがラジアル方向に引き伸ばされた長丸の形状となっている。透明電極１６ｅの補正位相の値は、対物レンズ８の光軸と液晶素子６の中心が略一致している、つまりずれていない場合の位相補正の値と同様である。対物レンズ８の光軸と液晶素子６の透明電極１６の中心がずれない位置においては、当初の収差補正の性能に何ら変わりはない。
【００３８】
以上のように、本実施例においては、光ディスク１０の情報記録面１０ａにおける収差を補正する液晶素子６を設けた光ヘッド１において、対物レンズ８の光軸と液晶素子６の透明電極１６の中心が略一致した位置において最適化した透明電極１６のうちで、もっとも外側の透明電極１７のみをラジアル方向に引き伸ばし透明電極１６ｅとしたので、対物レンズ８がラジアル方向にシフトした場合でも収差を補正することができ、対物レンズ８がシフトしない位置においては、全く劣化なく収差補正することができる。
【００３９】
本発明の実施例においては以上の構成に限定されるもではなく種々の変形が可能である。
【図面の簡単な説明】
【００４０】
【図１】液晶素子の透明電極の例を示す図。
【図２】球面収差と補正位相の関係を示す図。
【図３】補正後の収差を示す図。
【図４】図３における補正位相を液晶素子に適用したときの透明電極を示す図。
【図５】本発明による光ヘッドの実施例を示す概略図。
【図６】本実施例による液晶素子の透明電極を示す図。
【図７】液晶素子の透明電極と補正位相の関係を示す図。
【符号の説明】
【００４１】
１  光ディスク装置
２  光ヘッド
３  半導体レーザ
６  液晶素子
８  対物レンズ
９  アクチュエータ
１０  光ディスク
１４  演算回路
１５  サーボ・ドライバ
１６  透明電極
【図１】
2007122842.tif 000004
【図２】
2007122842.tif 000005
【図３】
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【図４】
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【図５】
2007122842.tif 000008
【図６】
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【図７】
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